Tổng quan nghiên cứu

Hệ sinh thái rừng trên toàn cầu chiếm khoảng 31% tổng diện tích đất liền, lưu giữ tới 47% tổng lượng carbon trên cạn và đóng vai trò như lá phổi xanh điều hòa khí hậu toàn cầu. Sự suy thoái rừng nhiệt đới hàng năm giải phóng khoảng 1,6 đến 1,8 tỷ tấn carbon vào bầu khí quyển trong tổng số hơn 6,3 tỷ tấn khí thải do con người gây ra. Tại Việt Nam, cây Luồng (Dendrocalamus membranaceus Munro) là loài tre có giá trị kinh tế và sinh thái vượt trội, phân bố tập trung tại miền Tây tỉnh Thanh Hóa với quy mô diện tích trên 50.000 ha. Tuy nhiên, các đánh giá trước đây chủ yếu tập trung vào giá trị cung cấp lâm sản mà chưa định lượng đầy đủ khả năng lưu giữ carbon để làm căn cứ thực hiện chính sách chi trả dịch vụ môi trường rừng.

Luận văn thạc sĩ khoa học lâm nghiệp của tác giả Nguyễn Thị Diệu Thúy, dưới sự hướng dẫn của Tiến sĩ Lê Xuân Trường tại Trường Đại học Lâm nghiệp giai đoạn 2010 - 2012, được thực hiện nhằm giải quyết khoảng trống nghiên cứu này. Mục tiêu trọng tâm của đề tài là xác định các chỉ tiêu sinh trưởng, sinh khối tươi và khô của các bộ phận cây Luồng, từ đó lượng hóa chính xác trữ lượng carbon tích lũy tại các mô hình rừng Luồng thuần loài ở 3 huyện trọng điểm: Bá Thước, Lang Chánh và Ngọc Lặc. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học trực tiếp phục vụ công tác quản lý rừng bền vững, tạo tiền đề để địa phương tham gia thị trường thương mại tín chỉ carbon và gia tăng thu nhập cho người làm nghề rừng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên lý thuyết chu trình tuần hoàn vật chất và năng lượng trong hệ sinh thái của Liebig (1862) kết hợp khung phân tích của Chương trình Sinh quyển và Con người (MAB 1971). Bên cạnh đó, đề tài áp dụng mô hình đánh giá các bể chứa carbon rừng theo tiêu chuẩn của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC) và McKenzie (2001), phân tách hệ sinh thái thành 4 bể chứa chính: sinh khối cây trên mặt đất, sinh khối dưới mặt đất, thảm tươi cây bụi và tầng thảm mục.

Các khái niệm chuyên ngành cốt lõi bao gồm: Sinh khối tươi (Fresh Biomass) là khối lượng thực vật thu thập trực tiếp tại hiện trường; Sinh khối khô kiệt (Dry Biomass) là khối lượng vật chất sau khi sấy ở nhiệt độ 105 - 108°C đến khối lượng không đổi; Trữ lượng carbon (Carbon Stock) được xác định thông qua tỷ lệ phần trăm carbon phân tích trong phòng thí nghiệm; Hệ số mở rộng sinh khối (BCEF) và hàm allometric tương quan giữa kích thước thân cây với sinh khối từng bộ phận do Cao Danh Thịnh thiết lập năm 2009.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu ngoại nghiệp được thu thập thông qua khảo sát thực địa kết hợp dữ liệu thống kê lâm nghiệp tại 3 huyện Bá Thước, Lang Chánh và Ngọc Lặc. Cỡ mẫu nghiên cứu gồm 12 ô tiêu chuẩn (OTC) điển hình tạm thời, mỗi ô có diện tích 1.000 m² (kích thước 25 x 40 m) được bố trí rải đều theo các cấp tuổi và điều kiện lập địa (4 OTC trên mỗi huyện). Trong mỗi OTC, thiết lập 5 ô dạng bản (ODB) diện tích 25 m² (kích thước 5 x 5 m) tại 4 góc và vị trí trung tâm để thu thập toàn bộ thảm tươi cây bụi và thảm mục. Sinh khối rễ và thân ngầm được điều tra thông qua các ô đào 0,5 x 0,5 m sâu tới 30 cm theo phương vuông góc và song song với đường đồng mức.

Phương pháp chọn mẫu tiêu chuẩn điển hình được lựa chọn vì rừng Luồng sinh trưởng theo cụm khóm và thân ngầm phân nhánh phức tạp, đòi hỏi phải chọn cây có đường kính ngang ngực (D1.3) bằng hoặc xấp xỉ tiết diện thân bình quân (tính theo 20% số cây cao nhất) để tiến hành chặt hạ giải tích. Phương pháp chặt hạ cân trực tiếp kết hợp lấy mẫu phân tích nhiệt phân và oxy hóa ướt (Walkley-Black) được ưu tiên sử dụng nhờ đem lại độ chính xác thực nghiệm cao, hoàn toàn phù hợp với điều kiện trang thiết bị nghiên cứu lâm nghiệp tại Việt Nam.

Phân tích số liệu nội nghiệp được xử lý bằng công cụ Thống kê mô tả (Descriptive Statistics) trong phần mềm Microsoft Excel. Các mẫu thí nghiệm được sấy ở 70°C phục vụ phân tích hàm lượng carbon và sấy ở 105 - 108°C bằng cân điện tử độ chính xác 0,1% để xác định tỷ lệ chất khô kiệt. Toàn bộ quá trình thu thập và xử lý mẫu được hoàn thiện trong chu kỳ nghiên cứu 2010 - 2012.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, sinh trưởng về đường kính ngang ngực (D1.3) và chiều cao vút ngọn (Hvn) của cây Luồng có sự phân hóa không gian rõ rệt giữa các vùng sinh thái. Đường kính bình quân dao động từ 6,20 cm đến 11,88 cm; chiều cao vút ngọn biến động từ 6,68 m đến 12,64 m. Huyện Bá Thước tập trung nhiều lâm phần có chiều cao lớn nhất với giá trị trung bình từ 8,85 m đến 12,64 m. Ngược lại, huyện Ngọc Lặc sở hữu những cây Luồng có đường kính lớn vượt trội trên 10 cm (đạt đỉnh 11,88 cm). Huyện Lang Chánh ghi nhận sự phát triển đồng đều và ổn định nhất với đường kính dao động trong khoảng 7,80 cm đến 9,79 cm và chiều cao đạt 6,68 m đến 11,28 m.

Thứ hai, cấu trúc phân bổ sinh khối cá thể cây Luồng tập trung chủ yếu ở phần thân khí sinh. Thân khí sinh chiếm tỷ trọng lớn nhất, đạt khoảng 65% đến 72% tổng sinh khối toàn cây; tiếp đến là bộ phận thân ngầm và hệ thống rễ củ dưới mặt đất chiếm khoảng 18% đến 24%; cành nhánh chiếm 8% đến 12% và lá chiếm tỷ lệ nhỏ nhất khoảng 4% đến 6%.

Thứ ba, trữ lượng carbon tích lũy của lâm phần rừng Luồng thuần loài tập trung vượt trội ở tầng cây đứng. Sinh khối sống của cây Luồng đóng góp trên 85% tổng lượng carbon toàn hệ sinh thái. Tầng thảm mục tích lũy khoảng 3% đến 5%, trong khi tầng thảm tươi cây bụi chỉ chiếm từ 2% đến 4% tổng trữ lượng carbon lâm phần.

Thứ tư, nghiên cứu phát hiện quy luật sinh trưởng suy giảm theo tuổi tại huyện Ngọc Lặc. Ở vùng này, các lâm phần có tuổi cao lại cho thấy xu hướng giảm sút về cả đường kính lẫn chiều cao, trái ngược với trạng thái sinh trưởng cân bằng tại Bá Thước và Lang Chánh.

Thảo luận kết quả

Sự vượt trội về đường kính tại Ngọc Lặc và chiều cao tại Bá Thước xuất phát từ sự khác biệt về độ ẩm đất và cấu trúc địa hình núi thấp ven sông Mã. Tầng đất feralit phát triển trên đá phiến sét có độ dày tầng đất tốt và độ ẩm không khí trung bình trên 84% tạo điều kiện thuận lợi cho măng Luồng phát triển mạnh trong mùa mưa (tập trung từ tháng 4 đến tháng 10). Tuy nhiên, hiện tượng suy giảm kích thước ở các cấp tuổi cao tại Ngọc Lặc phản ánh thực trạng khai thác tỉa thưa măng và chặt hạ cây già chưa hợp lý, khiến cấu trúc bụi bị thoái hóa cục bộ.

So sánh với các nghiên cứu trên rừng cây thân gỗ như Keo tai tượng hay Thông ba lá, rừng Luồng có cơ chế tích lũy carbon khác biệt. Cây thân gỗ tăng trưởng liên tục về thể tích thân qua nhiều năm, trong khi cây Luồng đạt kích thước hình thái tối đa sau khoảng 5 đến 6 năm đầu. Sau giai đoạn này, quá trình cố định carbon chủ yếu diễn ra thông qua việc gia tăng tỷ lệ chất khô và hóa gỗ ở vách tế bào thân cây.

Dữ liệu nghiên cứu có thể được trực quan hóa rất rõ ràng thông qua biểu đồ phân tán tương quan giữa D1.3 và Hvn kết hợp biểu đồ hình tròn biểu diễn tỷ lệ đóng góp carbon của 4 bể chứa. Điều này minh chứng rằng việc duy trì diện tích trên 50.000 ha rừng Luồng tại Thanh Hóa đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong chiến lược lưu giữ carbon dài hạn và chống xói mòn đất dốc vùng đầu nguồn.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, ban hành quy trình kỹ thuật khai thác và nuôi dưỡng rừng Luồng bền vững do Chi cục Kiểm lâm phối hợp với Sở Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn tỉnh Thanh Hóa thực hiện. Đơn vị quản lý cần hướng dẫn người dân duy trì mật độ cây thành thục trên 60% tổng số cây trong bụi, hạn chế tình trạng khai thác kiệt măng non nhằm nâng cao sinh khối tích lũy thêm 15% đến 20% trong giai đoạn 2024 - 2026.

Thứ hai, xây dựng đề án chi trả dịch vụ môi trường rừng đối với dịch vụ hấp thụ và lưu giữ carbon rừng Luồng do Ủy ban Nhân dân tỉnh Thanh Hóa và Quỹ Bảo vệ và Phát triển rừng chủ trì. Dự án cần đặt mục tiêu thương mại hóa tín chỉ carbon trên quy mô toàn bộ 50.000 ha rừng Luồng, hướng tới mức giá mục tiêu 5 đến 10 USD cho mỗi tấn CO2 tương đương trong giai đoạn 2025 - 2028.

Thứ ba, áp dụng mô hình canh tác nông lâm kết hợp trồng xen cây họ Đậu (như Keo hoặc Đậu triều) dưới tán rừng Luồng do Phòng Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn các huyện Bá Thước, Lang Chánh, Ngọc Lặc triển khai. Giải pháp này nhằm cải tạo độ phì cho tầng đất mặt feralit, gia tăng độ che phủ thảm tươi thêm 25% và giảm thiểu nguy cơ rửa trôi dinh dưỡng trong giai đoạn 2024 - 2027.

Thứ tư, thiết lập mạng lưới quan trắc và đo đếm carbon định kỳ trên 12 ô tiêu chuẩn cố định do Trường Đại học Lâm nghiệp phối hợp với các Hạt Kiểm lâm địa phương vận hành. Chương trình cần cập nhật cơ sở dữ liệu sinh khối hàng năm trong giai đoạn 2024 - 2030 để cung cấp số liệu thực nghiệm phục vụ báo cáo kiểm kê khí nhà kính cấp tỉnh và quốc gia.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm cơ quan quản lý nhà nước và hoạch định chính sách lâm nghiệp, bao gồm Sở Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn, Chi cục Kiểm lâm và Quỹ Bảo vệ & Phát triển rừng tỉnh Thanh Hóa. Luận văn cung cấp bằng chứng khoa học chuẩn xác để xây dựng quy hoạch phân vùng nguyên liệu 50.000 ha và thẩm định mức chi trả tiền dịch vụ môi trường rừng.

Nhóm chủ rừng, ban quản lý rừng phòng hộ, hợp tác xã và các doanh nghiệp chế biến tre luồng tại khu vực Bắc Trung Bộ. Các số liệu về tỷ lệ sinh khối giữa thân, cành, lá và rễ giúp các đơn vị tối ưu hóa chu kỳ luân chuyển khai thác, cân bằng giữa lợi ích kinh tế thu hoạch lâm sản và giá trị nhận chi trả từ tín chỉ carbon.

Nhóm giảng viên, nhà nghiên cứu và học viên cao học chuyên ngành Lâm học, Quản lý tài nguyên rừng và Biến đổi khí hậu. Đề tài đóng vai trò là tài liệu tham khảo thực nghiệm giá trị về phương pháp bố trí ô tiêu chuẩn, kỹ thuật giải tích thân ngầm/rễ tre nứa và ứng dụng hàm tương quan allometric trong tính toán sinh khối.

Nhóm tổ chức phi chính phủ và các đơn vị tư vấn phát triển dự án carbon rừng quốc tế. Nguồn số liệu thực tế tại 3 huyện miền núi Thanh Hóa là căn cứ đáng tin cậy để thiết lập đường phát thải cơ sở (FREL) và xây dựng tài liệu thiết kế dự án (PDD) theo các tiêu chuẩn carbon quốc tế.

Câu hỏi thường gặp

Khả năng tích lũy carbon của rừng Luồng có điểm gì khác biệt cơ bản so với rừng cây thân gỗ? Cây Luồng đạt kích thước hình thái tối đa chỉ sau khoảng 5 đến 6 năm, sau đó quá trình tích lũy carbon tập trung vào việc gia tăng tỷ trọng chất khô trong thành tế bào thay vì tăng đường kính liên tục. Đặc biệt, hệ thân ngầm và rễ củ chiếm từ 18% đến 24% sinh khối, tạo thành bể chứa carbon ngầm dưới đất có tính ổn định rất cao và bảo vệ đất khỏi xói mòn.

Tại sao nghiên cứu lại chọn 3 huyện Bá Thước, Lang Chánh và Ngọc Lặc làm địa bàn thực địa? Ba huyện này chiếm phần lớn trong tổng số hơn 50.000 ha rừng Luồng của tỉnh Thanh Hóa. Điều kiện lập địa đồi núi thấp, lượng mưa trung bình 1.500 đến 2.000 mm và đặc điểm đất feralit tại 3 huyện đại diện đầy đủ cho các điều kiện lập địa và tập quán canh tác tre luồng điển hình nhất của khu vực Bắc Trung Bộ.

Phương pháp chặt hạ đo đếm trực tiếp có ưu điểm gì so với việc sử dụng công nghệ viễn thám? Phương pháp chặt hạ trực tiếp kết hợp đào rễ tại các ô dạng bản 0,5 x 0,5 m sâu 30 cm giúp thu thập số liệu thực nghiệm chính xác tuyệt đối ở từng bộ phận cây. Cách tiếp cận này loại bỏ hoàn toàn các sai số do tán lá tre nứa che khuất khi chụp ảnh vệ tinh, tạo cơ sở dữ liệu gốc để hiệu chỉnh các mô hình viễn thám sau này.

Nguyên nhân nào dẫn đến sự suy giảm kích thước của cây Luồng ở các cấp tuổi cao tại huyện Ngọc Lặc? Nguyên nhân chủ yếu do tập quán khai thác tỉa thưa chưa hợp lý của người dân, tập trung chặt hạ các cây to khỏe và khai thác măng non quá mức. Tình trạng này làm suy kiệt nguồn dinh dưỡng của thân ngầm mẹ, dẫn đến việc các thế hệ măng tái sinh ở các năm sau bị giảm sút về cả đường kính lẫn chiều cao vút ngọn.

Kết quả nghiên cứu này đóng góp trực tiếp như thế nào vào việc thực hiện chính sách giảm phát thải khí nhà kính? Luận văn cung cấp bảng số liệu định lượng chi tiết về trữ lượng carbon ở 4 bể chứa của hệ sinh thái rừng Luồng. Đây là căn cứ khoa học trực tiếp để cơ quan nhà nước xác định đơn giá dịch vụ hấp thụ carbon trên mỗi hecta rừng, hỗ trợ đưa hơn 50.000 ha rừng Luồng tham gia thị trường mua bán hạn ngạch phát thải.

Kết luận

  • Xác lập hệ thống dữ liệu sinh trưởng thực nghiệm của rừng Luồng tại Thanh Hóa với đường kính bình quân 6,20 - 11,88 cm và chiều cao vút ngọn 6,68 - 12,64 m trên 12 ô tiêu chuẩn điển hình.
  • Định lượng chính xác tỷ lệ phân bố sinh khối với thân khí sinh chiếm tỷ trọng áp đảo 65% - 72% và hệ thân ngầm/rễ chiếm 18% - 24% tổng sinh khối cây.
  • Chứng minh rừng Luồng thuần loài là bể chứa carbon quan trọng với hơn 85% trữ lượng carbon lâm phần tập trung ở sinh khối cây đứng.
  • Nhận diện sự suy thoái sinh trưởng cục bộ ở các lâm phần tuổi cao tại Ngọc Lặc, đặt ra yêu cầu cấp thiết về điều chỉnh kỹ thuật tỉa thưa và nuôi dưỡng rừng.
  • Cung cấp luận cứ khoa học chuẩn xác để hoàn thiện chính sách chi trả dịch vụ môi trường rừng và phát triển thị trường tín chỉ carbon trên quy mô 50.000 ha rừng Luồng tại tỉnh Thanh Hóa.

Trong giai đoạn 2025 - 2027, các đơn vị quản lý cần tiếp tục mở rộng nghiên cứu sang các mô hình rừng Luồng hỗn giao gỗ bản địa nhằm tối ưu hóa đa dạng sinh học và khả năng hấp thụ carbon. Hãy ứng dụng ngay các kết quả nghiên cứu này vào công tác quản lý rừng thực tiễn để biến tiềm năng sinh thái thành giá trị kinh tế bền vững cho cộng đồng địa phương.